척추 후외방 기기 고정술후 동종골 이식과 자가골 이식의 임상 결과 비교

척추 후외방 기기 고정술후 동종골 이식과 자가골 이식의 임상 결과 비교

한림대학교 의과대학 한강성심병원 정형외과학교실

김석우∙신재혁∙노영민∙장준동

목 적: 일반적으로 동종골 이식은 자가골이식에 비해 골 유합이나 임상 결과가 우수하지 못한 것으로 알려져 있 다. 그러나 자가골 이식은 환자의 골밀도 등에 따라 용의하지 않을 수 있으며, 골 공여부 동통 등 많은 합병증이 수반될 수 있다. 본 연구를 통해 동종골 및 자가골 이식후 임상 결과를 비교하고자 하였다.

대상 및 방법: 요추 후외방 고정술을 시행한 59명의 환자가 조사 되었다. 환자는 이식 받은 골은 종류에 따라 자 가 장골의 해면골군과 동종 해면골군(Osteotech, New Jersey)으로 나뉘었다. 설문 조사(VAS, ODI, MacNab’s criteria)를 통해 환자의 임상 결과를 술전, 술후 1년 단위로 추시하였다.

결 과: 동종골 이식군은 자가골 이식군에 비교, 비슷한 임상 결과를 나타내었다 (VAS: p=0.31, ODI: p=0.68).

자가골 이식군에서는 골공여부 동통이 관찰되었다(VAS: p=0.04, ODI: p=0.33).

결 론: 요추부 후외방 고정술에서 동종골 이식은 자가골 이식과 비교, 비슷한 임상 결과는 나타내면서 공여부 동 통을 일으키지 않는다.

색인 단어: 척추유합술, 동종골 이식, 자가골 이식, 임상 결과, 합병증

Clinical Comparison between Allograft and Autograft in Posterolateral Lumbar Instrumented Fusion

Seok-Woo Kim, M.D., Ph.D., Jae-Hyuk Shin, M.D., Young-Min Roh, M.D., and Jun-Dong Chang, M.D., Ph.D.

Department of Orthopaedic Surgery, Hangang Sacred Heart Hospital, College of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea

Purpose: Allograft bone is known to be not as effective as autograft bone in spinal fusion. But autograft harvest is not always beneficial according to bone density of the patient, and often caus- es donor site pain. We would like to compare the clinical outcome respective of the type of bone graft used, allograft or autograft, in lumbar spinal fusion.

� Address for Correspondence : Jae-Hyuk Shin, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, Hangang Sacred Heart Hospital, Colllege of Medicine, Hallym University 94-200 Yeongdeungpo-dong, Yeongdeungpo-gu, Seoul 150-719, Korea

Tel : 82-2-2639-5650, Fax : 82-2-2631-3897, E-mail : [email protected]

서 론

자가골은 요추의 후외방고정술에서 이식 물질로 선호되어 왔다. 그러나 과거 50년간 시술에서, 후 장골 능선에서의 이식골의 채취는 다양한 합병증이 동반됨이 알려져 왔다. 장골능에서 이식골을 채취했 을 때 골공여부의 이환율은 8~39%에 이른다^8,26). 합병증으로는 작은 상처 문제에서, 지속적 공여부 통증, 신경 및 혈관의 손상, 그리고 골반골의 골절 등으로 다양하다¹¹⁾.

동종골 이식에 관한 방사선적, 임상적 결과에는 많은 비판이 일어왔다. 그러나, 요추부에 집중된 연 구, 혹은 동종골과 자가골을 직접 비교한 연구는 많 지 않다. 본 연구에서 저자들은 요추 후외방고정술 을 시행한 환자 중, 동종골과 자가골로 대비되는 두 군을 후향적으로 비교하였다.

저자들의 관찰에서 자가골 후외방고정술을 시행한 환자 중 약 15%에서 지속적 공여부 통증이 존재하 였다. 이에 만일 자가골 이식술이 임상적으로 현저 히 우수한 결과를 나타낸다면 자가골 이식술을 선택 하게 될 것이나, 두 군에서 유의한 차이가 나타나지 않는다면 동종골 이식술을 선택함으로써 공여부 통 증을 비롯한 다양한 합병증을 제거할 수 있을 것으 로 기대하였다.

대상 및 방법

요추의 단일 분절 혹은 이 분절에서 퇴행성 질환 과 관련된 요통으로 후외방고정술을 시행 받은 총 59명의 환자가 연구에 포함되었다. 요통이 주된 증 상이었으며 일부 환자에서 좌골 신경통이 동반되었 다. 수술 전 물리치료 등의 보존적 치료로 호전되지 않는 경우 수술의 대상으로 하였다. 16명의 환자에 서 수술 기왕력이 있었다. 8명은 수핵의 화학적 용 해술(Chemonucleolysis), 2명은 동일 분절의 추 간판 탈출증으로 추간판 제거술, 2명은 타 분절의 기기고정술 없는 후외방유합술, 그리고 그 외의 환 자들은 동일 분절의 후궁절제술의 기왕력이 각각 있 었다.

수술 전 모든 환자는 단순 방사선 촬영, CT 혹은 MRI 검사를 시행하였다. 유합 범위는 일상생활에 지장을 주는 요통이 있는 상태에서 해당 분절에서 퇴행이 관찰되며, 인접 부위에는 정상 추간판이 존 재하도록 정하였다. 유합 예정의 상위 인접부에서 추간판 조영술을 시행하여 정상 추간판임을 확인하 였다.

총 59명의 환자는 남자 29명, 여자 30명으로 평 균 연령 42.4세, 동종골(Osteotech, New Jersey)과 후장골능의 자가골로 이식 받은 2개의 군으로 나누어 후향적으로 관찰하였다. 두 군은 이

Methods: A total of 59 patients underwent instrumented posterolateral lumbar spinal fusion.

According to the grafted bone, the patients were divided into autogenous iliac bone group and allograft cancellous chip bone (Osteotech, New Jersey) group. Patients were evaluated on self- administered questionnaires preoperatively, postoperatively for 1-year intervals over 4 years, and on MacNab’s criteria.

Results: Patients receiving allograft bone presented similar clinical outcome to those who had received autograft (VAS: p=0.31, ODI: p=0.68). In autograft group there were incidence of donor site pain (VAS: p=0.04, ODI p=0.33).

Conclusion: Allograft bone provides clinical results comparable to autograft bone in lumbar instrumented posterolateral fusion without causing any donor site morbidity.

Key Words: Spinal fusion, Allograft, Autograft, Postoperative outcome, Complications

식골의 종류로만 구별되었으며, 전 예는 동일 술자 에 의해 동일 방법으로 수술되었다. 척추경나사는 Solco system (Solco biomedical, Pyeontaek, Korea) 을 사용하였다.

32명의 평균 연령 43.9세의 동종골 이식군과 27명의 평균 연령 40.7 세의 자가골 이식군이 대 조되었다. 동종골 이식군에서 7명이 척추수술 기왕 력이 있었고(3명 화학적 용해술, 2명 후궁절제술, 2명 자가골을 이용한 유합술), 자가골 이식군에서 9명이 척추수술을 받은 기왕력이 있었다(5명 화학 적 용해술, 3명 후궁절제술, 2명 추간판 제거술).

59명 중 21명은 2 분절 유합술을, 38명은 1 분절 유합술을 시행하였다. 수술 시 29명의 환자는 유합 술 시, 감압술이 병행되었다. 이 환자들은 요통과 더불어 심한 방사통을 호소 하였다. 자가골 이식군 중 44%가(27명중 12명) 감압술을 동시에 시행하 였다. 59명중 28명은 수술 당시에 흡연자였으며 동 종골 이식 군의 50%, 자가골 이식군의 44%가 흡

연자였다. 전화나 우편 등으로 환자들의 수술 후 평 균 추시 기간은 4.2년었다.(추적관찰률: 79.4%).

동종골 이식군과 자가골 이식군에서 동일한 수술 법이 적용되었다. 전신마취 후 환자를 Wilson frame위에 복와위 자세로 안정시킨 후, 중심 피부 절개 후 횡돌기까지 박리하였다. 부분적 후관절 제 거술(facetectomy) 후 후궁 및 횡돌기를 탈피질화 시켰다. 자가골 이식의 경우 수술 시작 시에 독립된 피부절개로 장골능에서 자가골을 채취하고 drain 삽입 후에 상처봉합을 시행하였다. 척추경나사를 삽 입 후, 횡돌기간 골이식을 시행하고, 상처를 봉합하 였다(Fig. 1).

수술 전후 임상적 결과로 환자에 의해 작성된 Visual Analogue Scale (VAS), Oswestry dis- ability index (ODI) 설문지를 작성하였다. 수술 전 과 수술 후 1년, 동종골 및 자가골 두 군간의 비교는 비정규분포의 두 군을 비교하는 Wilcoxon/ Mann- Whitney U test로 분석하였다. 설문 및 전화 추시

Fig. 1. (A) AP and (B) lateral view of posterolateral fusion with allograft. The patient presented with solid fusion and MacNab score ‘excellent’ at postoperative 4 years.

A B

에서는 Modified MacNab Score를 이용하였다.

결 과

이 두 군 사이의 합병증 차이는 없었으며 술전 두 군의 VAS과 ODI 점수는 유의한 차이가 없었다 (Table 1). 1년 후 설문조사에서 VAS는 동종골 이식군이 자가골 이식군보다 양호한 결과를 보였으 며(VAS: p=0.04)(Table 2), MacNab crite- ria¹⁴⁾에 근거하여, 65% excellent, 22% good, 9% fair, 4% poor로 나타났다. 자가골 이식환자 27명 중 5명이 심각한 공여부위 통증을 호소 하였 으며, 전반적 공여부 통증이 술 후 통증에 동반되었

다. 공여부위 통증을 배제하고 설문한 경우, 두 군 간의 1년 추시 결과는 특이한 차이가 없었다(VAS:

p=0.31, ODI:p=0.68)(Table 3). 공여부 통증이 술후 불량한 결과의 유의한 기여 인자로 작용하였 다. 4년 추시 결과 동종골 이식군의 36%의 환자에 서 증상이 수술전과 같거나 불량한 소견을 보였으 며, 자가골 이식군의 41%의 환자에서 수술전과 같 거나 불량한 소견을 보였다(Table 4, Fig. 2).

고 찰

1911년에 Albee는 척추의 2차적 결핵성 질환에 의한 변형 대한 후외측 척추유합의 기술을 소개하였

Table 1. Preoperative VAS and ODI in patients receiving autograft and allograft

Pain Autograft Allograft p-value

VAS 6.1±1.1 6.4±1.4 0.24

ODI 67.8±11.8 65.3±19.1 0.55

(Mann-Whitney U test)

Table 2. VAS and ODI at postoperative 1 year in patients receiving autograft and allograft

Pain Autograft Allograft p-value

VAS 4.3±1.6 3.5±1.2 0.04*

ODI 33.3±17.3 36.6±11.5 0.33*

(Mann-Whitney U test)

Table 3. Average postoperative VAS and ODI scores at postoperative 1 year in patients receiving autograft and allo- graft (patients were asked to answer the questionnaire excluding doner site pain, if present)

Pain Autograft Allograft p-value

VAS 3.5±1.2 3.2±1.1 0.31

ODI 31.8±14.6 33.6±16.3 0.68

(Mann-Whitney U test)

Table 4. Modified MacNab score at postoperative 4 year in patients receiving autograft and allograft (% of patients)

Excellent Good Fair Same Poor

Autograft 14 14 31 10 31

Allograft 20 15 29 18 18

다. 척추유합술은 측만증, 감염, 골절 등에 사용되 기 시작하였고 다양한 퇴행성 질환에서 사용되기에

이르렀다^3,18,22). 합병증은 뼈의 채취 과정의 직접적

인 결과이며 상당히 많은 경우에서 공여부위 통증을 호소함이 잘 알려져 있다. 몇몇 논문에서 장골능골 의 채취에 관련된 여러 문제점과 공여부위 통증의 발생이 8%²⁶⁾에서 39%⁸⁾까지 혹은 더 높다고 인용 되어 왔다. 1992년에 Fernyhough 등⁸⁾은 피부절 개의 선택에 따라서 공여부위의 합병증이 28~

31%라고 보고 하였고, Elective procedure를 위 한 뼈의 채취에 의한 만성적인 통증의 전반적인 비 율은 외상으로 인해 수술이 필요한 경우에서의 통증 보다 2배 이상 높은 것으로 보고 되었다(39% vs 18%). 경미한 상처에서부터 심각한 공여부위 통증 및 신경혈관계 손상, 심지어 골반골절에 이르기까지 다양한 합병증이 보고되고 있다^11,21).

척추유합술에서 자가골을 이용하는 것은 많은 논 문에서 부정적인 결과를 보고하는 등 의견이 분분하 다. An 등¹⁾은 동일 인물에게 자가골 이식과 동종골 이식을 시행했을 때의 경험을 발표하였는데, 자가골 의 사용이 Frozen allograft, Freeze-dried bone 또는 자가골과 동종골의 혼합사용보다 더 우

수한 결과를 낳는다고 하였다. 그러나 그들의 연구 는 단지 4개의 치료집단으로 나뉜 20명의 경우만을 비교한 것이고, 이와 더불어 동일 인물에게 2가지의 이식술을 모두 시행하였기 때문에 어느 이식물질이 더 우수한가를 정확하게 판단하게 하지 않는다.

Brantigan 등⁴⁾은 후외측 척추유합술에서 동종골 이식이 자가골 이식보다 결과가 더 좋지 않다고 결 론을 내렸지만 그의 주된 관점은 동종골로 사용된 뼈가 ethylene oxide-sterilized bone이라는 점 이다. Cook 등⁷⁾은 자가골 이식의 대체수단으로 탈 회골(demineralized bone)을 사용하였고 이는 불 량한 결과를 보였지만 그들의 연구는 개에게 시행된 것이었고 단지 9 개체에서만 시행된 것이었다.

Jorgenson 등¹²⁾은 비교적 많은 환자군(144명)으 로 한쪽은 자가골 이식을, 다른 한쪽은 다양한 물질 (자가골, 탈회해면골(demineralized bone chips), 탈회피질골분말(demineralized cortical powder), 해면골(cancellous chips))을 이용하 여 척추유합을 시행하였는데 그들의 결론은 ethyl- ene oxide-treated 동종골 이식이 자자골 이식보 다 결과가 더 좋지 않다는 것이다.

Nugent와 Dawson¹⁶⁾ 은 동종골 이식이 자가골

Fig. 2. Modified MacNab Score at 4 years after surgery.

이식보다 결과가 좋지 않다(유합율 70% vs 92%) 고 주장했지만 이는 단지 9예의 수술 결과의 결론이 다. Weiss 등²³⁾은 특히 동종골의 불량한 결과에 대 해 발표했지만 그것은 후향적으로 연구한 수술 후 감염이 있는 환자에서의 결과이다. 다른 요인들(여 자에서 불유합율이 훨씬 높은 것)은 이들의 환자군 이 보통의 척추유합 후보군의 전형적인 모습이 아님 을 제시한다.

어떤 저자들은 동종골 이식 그 자체나 혹은 자가 골 이식과 비교했을 경우에 근거하여 동종골의 유용 성을 주장하였다. Blanco와 Sears²⁾는 만족할만한 골유합을 보인 25명의 특발성 측만증 환자에서 동 종골 이식이 좋은 결과를 보였음을 보고하였다.

Buttermann 등⁶⁾은 유합의 실패로 revision을 받 은 환자에 주목하였는데 동종골이 방사선적으로는 약간 실망스럽지만 임상적 결과는 자가골 이식을 한 환 자 보 다 분 명 낫 다 고 하 였 다 . Herron과 Newman¹⁰⁾은 동종골 이식은 사용될만 하지만 ethylene oxide로 멸균처리 했을 경우는 그러지 않다고 하였다.

Gill과 O’Brien⁹⁾은 추체간 후외방 유합술의 몇몇 경우에서 이식골이 흡수되는 것을 발견했으나 이는 동종골이나 자가골 등의 두 군의 차이는 없다고 하였 다. Nasca와 Whelchel¹⁵⁾은 동결 동종골과 자가골 을 유합술에 사용하는데 있어 유합율에서 비슷한 결 과를 얻었다(87% vs 86.6%). 이들은 또한 여러 이유로 re-exploration을 시행했던 34명의 조직학 소견에서 보이는 osteoid, woven & lamellar bone들 사이에 osteocyte들이 존재함을 기술하였 다. Wimmer 등²⁴⁾은 94명의 전방추체 유합술 환자 에서 동종골과 자가골의 차이가 없음을 발표하였다.

Yazici와 Asher²⁵⁾는 신경근성 질환이 있는 환자들 에서 동종골 이식을 시행하였는데 40명 중 38명에 서 유합을 보였다고 하였다. Bridwel^l5)은 40명의 위축성 측만증에서 비슷한 결과를 보고하였다.

본 연구에서는 임상적 결과에 주목하였다. 방사선 적 유합을 정확히 판단함에 있어 모두를 만족시키는 방법은 아직 개발되지 않았다. 본 연구의 제한점으 로는 장기 추적관찰에 있어서 서로 다른 설문지를 이용한 점이다. 수술결과가 술전과 같거나 나쁘다고

대답한 군은 자가골군에서 약간 높게 나타났다. 불 량한 결과의 상당수는 공여부위 통증이 그 원인이 다. 척추유합술의 결과에 대한 어떠한 연구도 장기 추적 결과에 대한 평가가 있어야 한다. 하지만 퇴행 성 요추 추간판 병변을 가진 환자에서는 시간이 지 날수록 인접 부위로 질환이 진행한다는 점이 합리적 인 예외 변수로 작용한다.

CT가 유합부위의 유무를 측정하는데 유용하다고 생각되어왔다. 하지만 방사선 노출이 많고, 정기적 추시로는 고비용인 부담이 있다. Blumenthal and Gill³⁾은 척추유합술을 시행한 후에 re-explo- ration하고 기기제거술을 시행한 49명의 경우에서 연구를 하였다. 그 결과 방사선 평가는 유합율과 유 의한 상관관계가 없고 오히려 유합율을 저평가한다 고 결론을 내렸다. 이와 유사하게 Kent 등¹³⁾은 척 추유합술을 시행한 후에 기기제거술을 시행한 75명 의 환자에서 오직 68%의 방사선학적 소견과 수술 적 소견의 일치를 보고 하였다. O’Beirne 등¹⁷⁾은 척추유합술을 처음으로 받은 81명 환자의 굴곡 및 신전 사진에서는 34%의 가관절증을 보인다고 하였 지만, 이는 임상적 결과와 상관관계가 없었다.

본 연구에서 우리는 퇴행성 질환에서 자가골 혹은 동종골을 이용하여 후외측 유합술을 시행한 경우의 임상적 결과에 주목하였다. 36%의 환자에서 다시 수술을 하였지만 re-exploration시 유합율의 차이 는 없었다. 이들 중 아무도 2차 수술에서 추가 부위 의 유합술을 시행할 필요는 없었다. 2차 수술 전에 정상 추간판의 윗부분에 추간판 조영술을 시행하여 정상임을 확인하였다. 그러나 이런 환자들에서 어느 정도의 퇴행성 질환은 존재할 것이다. 우리는 후외 측 척추유합술에서 동종골 이식을 사용했을 때 만족 할 만한 결과를 얻었다.

결 론

동종골 이식은 자가골 이식과 비슷한 임상적 결과 를 나타낸다. 동종골 이식술은 골공여부 통증을 동 반하지 않는 장점이 있으므로, 수술시 이식골을 선 택함에 있어 합리적인 대안이 될 수 있을 것으로 사 료된다.

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